开都河源区径流变化的气候响应

气候变化下的山区径流时空变异特征是干旱区水文水资源研究的热点之一。本研究选择天山南坡开都河流域源区为典型研究区,基于1958-2017年大山口水文站和巴音布鲁克水文站径流数据,及巴音布鲁克气象观测数据,采用TFPW-MK趋势检验、小波分析与小波相干等方法分析径流序列的趋势、突变和周期特征及其对气候变化的响应。结果表明:近60 a来,开都河源区径流、降水、气温呈显著增加趋势,并且径流量、降水量与最高气温的增率在加快,而平均气温与最低气温的增率减缓;径流量、降水与平均气温的突变年份集中在20世纪90年代,并且均存在28 a的周期;夏季径流量增加主要受夏季升温的影响,而早春径流量增加主要与冬季降水增加、早春升温有关;在年尺度上,降水是影响开都河径流变化的主要因素,气温主要以积温形式影响着径流的变化;在月尺度上,积温与降水均与径流呈显著正相关关系,且源区上游径流较下游径流对气温变化更为敏感。     

近51年西柳沟流域水沙变化特征分析

选取1960-2010年西柳沟流域降水、径流与输沙资料,采用滑动平均法、Mann-Kendall趋势分析及突变检验法、滑动t检验方法及距平法等方法,分析了西柳沟流域近51年水沙的变化趋势和突变。趋势分析表明,降水量年际变化呈缓慢的上升趋势,径流量与输沙量年际变化呈显著下降趋势。突变分析表明,降水量序列没有出现突变,径流量与输沙量序列在下降过程中出现突变,但突变年份不一致,径流量发生在2004年,输沙量发生在2000年。     

呼图壁河径流过程对气候变化的响应

为了研究呼图壁河径流过程对气候变化的响应,文中对石门水文站和呼图壁县气象局1978～2011年日径流、降水、温度数据进行了统计分析,采用Mann-Kendall法对年天然径流进行了突变趋势检验,并将变点前后的径流量与流域气温、降水进行相关性分析,得出:(1)年径流量在1987年发生突变,变点前呈下降趋势,变点后呈上升趋势,其中1998～ 2004年上升显著.(2)变点后径流量年际变幅增大、枯水年变少;径流量年内变化不均匀、变幅大.(3)温度、降水与径流量均呈正相关,相关系数均在0.58以上,且温度对径流变化的贡献率更大,这说明高山冰雪融水是呼图壁河的主要补给方式,随着高山区冰雪储量的减少,呼图壁河的生态安全将会受到很大威胁.     

近50年来悖牛川径流变化及影响因素分析

利用新庙水文站的实测降水、径流资料,采用数学统计、M-K秩相关系数、R/S分析、降水-径流双累积曲线法等多种方法,分析了悖牛川河径流年际变化特征、径流变化趋势、降水和人类活动对径流变化的影响.结果表明:1)总体上,悖牛川流域多年径流变化呈下降趋势,20世纪末以来尤为明显;2)受降水和人类活动影响,径流量年际变化过程经历了3个阶段,其转折点分别是1979和1997年.降水对径流的影响呈减小趋势,影响率由1979-1996年的67.97％下降到1997-2010年的13.54％;人类活动对径流的影响呈显著增加趋势,影响率由1979-1996年的32.03％迅速上升到1979-2010年86.46％,成为影响径流变化的主导因素.3)新庙站径流量的Hurst指数为H=0.8735,表明未来一段时间内悖牛川径流量变化有持续递减的特征.     

胶东半岛大沽河流域径流变化特征

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的“母亲河”,近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964-2008年大沽河3个水文站点（南村、产芝水库和尹府水库）的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明：大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及各月径流（除8-9月）在45 a间均呈显著下降趋势,非汛期径流变化趋势虽不明显,但其径流量自80年代以来大多年份为0;相对而言,产芝水库和尹府水库站径流的季节差异及趋势相对较小;由基准期（1964-1980年）到变化期（1981-2008年）,降水变化与人类活动分别导致年径流量减少的比例为52.38%和47.62%,说明两者对径流的减少作用均比较显著,而且在全球气候变化的背景下,人类活动进一步加剧了径流的减少,并促使大沽河演变为季节性河流。     

近53 a黑河流域水文气象要素时空演变特征

基于黑河流域及周边17个气象站点和2个水文站点近50 a的观测资料,采用Pettitt、Mann-Kendall(MK)、Yamamoto和累积距平曲线等多种方法,探讨黑河流域水文气象要素时空演变规律。结果表明:黑河流域各气象要素的空间分布随地势变化明显,平均气温、最低气温、最高气温、日照时数和平均风速由南至北呈逐渐增加趋势,降水和平均相对湿度则呈逐渐减少趋势;黑河流域降水、平均气温、最高气温、最低气温和莺落峡径流量呈显著上升趋势,平均风速和日照时数呈显著下降趋势,正义峡径流量下降趋势并不显著,平均相对湿度则没有检测到明显的变化趋势;平均气温、最高气温和最低气温的突变点集中在20世纪90年代,降水和莺落峡径流量交互验证,确定二者的突变点均为2004年。结合多种变点检测方法共同分析,可有效提高结果的可信度和确定性。     

黄河上游天然径流变化特性分析

利用黄河上游唐乃亥水文站1956~2012年57年的径流时间序列资料,采用统计分析法、趋势分析法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析法分析了黄河上游径流年内分布特征、径流年际变化趋势、突变特征及其周期性。结果表明:黄河上游多年平均径流量为627.9m~3/s,径流在年际间表现出较大的差异性,极值比K达到3.1;径流在年内分布不均匀,其中7~9月三个月的径流占全年径流量的46.75%;年径流量总体呈下降趋势,下降率为2.65m~3/s/年;黄河上游年径流量在1992年发生突变,突变前后年平均径流量分别为666.05m~3/s和545.75m~3/s,相差120.3m~3/s;黄河上游径流变化存在着多层次的时间尺度结构,径流演变的第一和第二主周期分别为12年和22年,它们控制了流域径流的演变过程。     

绿洲耗水对阿克苏河流域地表径流的影响

利用高分辨率辐射计获得的遥感资料提取研究区的归一化植被指数（NDVI）数据,干旱区绿洲NDVI对径流响应敏感,根据经验,NDVI>0.2区域识别为绿洲,进一步提取绿洲范围内的NDVI累计数据,将其作为以农业活动为主的人类活动综合因素,结合径流资料,分析了1982-2006年阿克苏河流域绿洲耗水和地表径流之间的关系。结果表明：1982-2006年阿克苏河流域出山径流量相对研究初期增加21.4%,同期,绿洲耗水量相对增加53.2%,绿洲NDVI累计相对研究初期增加35.3%,绿洲面积增加33.4%;阿拉尔站径流量、绿洲耗水与绿洲来水量均呈正相关,表明中游绿洲扩张消耗的出山径流量增加;绿洲NDVI累计自河道向两侧变化剧烈程度逐步加强。同时,绿洲NDVI累计整体上从绿洲边缘向绿洲内部增加趋势逐步加强;考虑绿洲降水情景,NDVI累计和绿洲面积的相关性均大于未考虑绿洲降水情景,表明降水对绿洲起到了支撑、维护作用,对绿洲面积的贡献为25.2%。对比冰川径流、出山径流和流域降水的变差系数(C_v),加上冰川径流对绿洲面积的贡献为33.4%,表明冰川径流有调节出山径流量和维持绿洲规模相对稳定的作用。     

石羊河流域径流量分布特征及对气候变化的响应——以西营河为例

利用1961-2009年石羊河流域西营河径流量和气象资料,分析了近49年来径流量变化趋势、年内分配特征及与气象因素的内在关系.结果表明:近49年来西营河径流量总体呈减少趋势,冬、夏季减幅大于秋、春季;90年代四季径流量衰减明显,特别是年、春、夏季径流出现明显突变;年径流量补给主要以汛期雨水补给为主,雨水补给比例在逐渐增加,冬季积雪融水对径流量的补给比例在减少;流域内降水量呈较小的增加趋势,但是夏季降水增幅不明显.气温呈明显升高趋势,特别是冬季气温趋势系数最大,受其影响蒸发量均呈增大趋势;径流量与6-9月降水量呈显著正相关,但与7、8月气温、蒸发呈显著负相关.分析了未来气温、降水变化在不同情形下对径流量的可能影响,表明气温对径流量的负效应占据着主导作用,汛期气温的升高且伴随着蒸发的增大使年总径流量减少,气候变暖总体不利于流域径流量的增加.     

开都河流域降水与径流年内分配特征及其变化的同步性分析

基于开都河流域巴音布鲁克气象站和大山口水文站1960-2007年的逐月降水和径流数据,文中通过采用集中度与集中期为量化指标,对开都河流域降水和径流的年内分配变化以及两者变化的同步性进行了研究。结果表明:(1)不同年代降水与径流年内分配各自具有明显的差异,80年代夏季降水量与夏季径流量显著偏小,而2000-2007年却显著偏大,同时这时期年径流量显著增多、最大径流量出现时间较其他年代有所推迟;(2)近48年来,降水量和径流量的集中度都有缓慢的下降趋势,两者的年际变化有很好的同步性。降水量和径流量的集中期有微弱的上升趋势,但它们的同步性较差;(3)不同年代冬季降水量与同期径流量变化是不同步的,而年内其他季节,径流量分配过程主要依赖于降水量变化,降水和径流峰值表现出了很强的同步性。     

黄河上游头道拐站年径流输沙系列突变点识别与综合诊断

根据1950-2010年水文资料，采用Mann Kendall秩次检验法（M K法）、Pettitt检定法、Mann Whitney Pettitt法（MWP法）、有序聚类分析法和独立同分布检验5种方法，对黄河上游沙漠宽谷河段出口控制断面头道拐水文站实测年径流输沙系列变化趋势和突变点进行了识别和综合诊断，并采用降雨径流泥沙双累积曲线的分析结果加以佐证，对突变点的物理成因进行剖析。结果表明：对头道拐站来水来沙变化影响最大的是刘家峡、龙羊峡水库的投入运行，减少了水沙输送，并可明确判别出1986年和1985年分别是头道拐站实测年径流量和年输沙量变化的主要突变点；次要突变点区间为1968-1970年。该研究结果可为分析头道拐站水沙关系变化及其驱动因子的贡献率奠定基础。     

渭河流域气象及水文旱涝演变规律分析

降水是径流的基本来源,分析极端旱涝条件下降水与径流之间演变规律的异步性,可有效表征径流丰枯变化对人类活动的响应。基于渭河流域降水、径流资料,采用泰森多边形法计算渭河流域面降水量及12个月标准化降水指数(SPI12),对比典型频率下SPI12的空间分布特征及其对径流系数的影响;采用经验正交函数和时间序列分析法挖掘SPI12和年径流量的演变规律,对比演变规律的同步及异步变化特征。结果表明:在25%、50%、75%频率下,流域面降水量分别为582.5 mm、518.6 mm、467.5 mm。SPI12第一主成分减少趋势显著,自1991年7月开始突变,于1962-09(1962年9月,下同)—1969-07—1983-02—1985-08—1991-07—1999-12呈现湿润~正常~湿润~正常~干旱状态。渭河年径流量呈显著减少趋势,自1989年开始突变,且分别于1950—1968和1982—1993年经历湿润和正常阶段,于1970—1974、1976—1980、1994—2007年经历干旱阶段。以流域内大规模水利、水土保持措施及城市化等为代表的人类活动使流域年径流量较SPI12第一主成分突变年份提前,使二者于1970—1996年间旱涝类型不匹配,年径流量相对SPI12第一主成分呈现旱化趋势。     

气候变化和人类活动对干旱区内陆河径流量的影响——以新疆玛纳斯河流域肯斯瓦特水文站为例

近55 a来,新疆玛纳斯河流域肯斯瓦特水文站年径流量呈增加趋势,为了研究气候变化和人类活动影响下肯斯瓦特径流的变化规律,利用肯斯瓦特水文站1955-2010年数据资料,采用线性回归、趋势分析及滑动平均等方法,分析肯斯瓦特站的径流和气候变化特征,并运用Mann Kendall和累积距平法识别出径流变化过程中1995年为其突变年份,降水量变化过程中突变年份为1997年,而蒸发量突变年份为1996年。利用统计分析法分析了1955-1995年和1996-2010年2个时期的累积径流量、降水量和蒸发量与年份之间的线性关系。采用累积量斜率变化率比较法,计算得出肯斯瓦特站降水量增加对径流量增加的贡献率为59.64%,蒸发量增加对径流量增加的贡献率为31.83%,人类活动对径流量增加的贡献率为8.53%,表明气候变化是影响径流量变化的主要因素。     

用经验径流系数推算全球径流深度分布场

通过回顾110 a的全球径流量估算历史,以中国为样本区域,通过求算样本区域的径流系数,利用最小二乘法回归得出了径流系数经验公式。基于径流系数经验公式和高分辨率降水深度图,利用地理信息系统绘制了全球水资源的高分辨率空间分布场,计算得出全球（不含南极洲）径流量为47 884 km^3,平均径流深度为359 mm;内流区径流量为1 663 km^3,平均径流深度为58.4 mm。将31个内流区径流量的计算结果与有关文献进行比较,发现下垫面蒸发和人类利用耗散对地下径流及地下水增量变化在水资源核算中的重要性,计算得出的内流区径流量与实际值较为接近。     

新疆玛纳斯河径流演变过程及驱动力分析

文中结合玛纳斯河肯斯瓦特(1956-2007a)、红山嘴站(1956-2004a)径流及流域内年均蒸发量、气温数据,利用Mann-Kendall非参数检验,小波分析和灰色系统理论,对其变化趋势、突变和周期进行分析。结果表明:肯斯瓦特和红山嘴径流量皆显著增加,突变分别发生在1996a和1997a;玛纳斯河径流变化与气温、蒸发量最为敏感,气温呈显著递增趋势且突变点在1989a,而蒸发量显著下降,但突变不明显;气温、蒸发量的主周期为11、22、4、7a和15、22a,而径流量为15、20和22a;红山嘴(1997-2004a)8a平均实测径流量比天然径流量增加了4.768×108m3,气候因子对红山嘴径流影响量为12.117×108m3,人类活动影响量为7.349×108m3,表明气候因子是驱动玛纳斯河红山嘴水文站以上径流量演变的主导因素。     

瓦赫什河流域月径流过程模拟研究

用水文模型模拟流域的径流过程有助于我们掌握流域径流的影响因素及变化趋势。文中以塔吉克斯坦国瓦赫什河流域为研究区,采用含融雪结构的新安江模型模拟该流域1976-1985年的月径流过程,利用出山口实测径流数据对模型进行率定和检验。模拟径流过程基本符合实际径流过程的变化趋势,径流量相对误差在20%以内。结果表明:含融雪结构的新安江模型基本可以反映该流域产、汇流的主要物理机制;瓦赫什河流域径流对气温的变化较敏感,并与气温有较好的同步性。     

黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性分析北大核心CSCD

为了定量评估径流对土地利用变化（LUCC）和气候变化的敏感性及其时空变异,基于土地利用、土壤、数字高程（DEM）、气象和实测径流数据,借助SWAT模型,并结合统计方法定量评估了黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性。结果表明：1980—2009年流域径流对LUCC的敏感性值为0.020 mm·km^-2。径流对LUCC的敏感性从大到小分别是上游（0.108 mm·km^-2）、中游（0.004 mm·km^-2）和下游（0.001 mm·km^-2）。1 mm降雨变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是0.49-0.288 mm、0.006-0.038 mm和0-0.002 mm。1℃气温变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是13.413-78.902 mm、1.105-6.500 mm和0.461-2.710 mm。径流对气温的敏感程度要远远高于对降水的敏感度。在时间趋势上,径流对LUCC的敏感性表现出下降趋势;上游表现出减少趋势,而下游表现出增加趋势。流域径流对气温的敏感性表现为上升趋势。     

近50年来渭河干流中段径流变化特征研究

利用渭河干流咸阳站1960—2009年径流及降水数据,采用Kendall秩相关系数、R/S分析法、M-K突变检验法等数理统计方法,分析了渭河干流中游四季径流变化趋势及突变特征,得出结果：(1) 渭河干流中游四季径流均呈极显著递减趋势,尤其是秋季径流减少最为明显,并且未来流量变化与现在保持相同的态势,即有持续递减的特征;(2) 渭河干流中游段年均流量的集中期主要分布在8月中旬左右,年降水量集中期主要分布在7月底左右,径流从降水开始经过停蓄、漫流、河槽集流,然后汇流至下游河道大概需要32 d左右的时间,径流对降水的滞后期在不断延长,50年来渭河干流中游径流系数呈下降趋势;(3) 采用M-K突变检验法和滑动t检验法得出年均流量的突变时间点 为1987年,春季与秋季突变时间一致,夏季突变时间与年均突变时间较为接近。     

图们江干流区间流域径流变化特征

以图们江干流区间为研究对象，应用Mann-Kendall非参数检验法分析干流区间4个水文站点径流年际与年内变化趋势。在此基础上，采用R/S分析方法分析年径流、季节径流和月径流变化趋势在未来的可持续性，利用Mann-Kendall突变检验方法分析各水文站点年径流、季节径流和月径流发生突变的年份。结果表明：图们江干流区间各水文站径流年际和年内变化趋势均与干流径流变化趋势一致，呈下降趋势，非汛期径流下降的贡献主要来自春季和冬季径流的下降；Hurst指数表明，上游径流变化趋势的持续性最强，下游的持续性相对较弱；1985年是图们江干流区间年径流发生突变的年份，且降水量也发生了变化，可以推测降水量可能是径流不断减少的重要因素。     

未来气候情景下塔里木河干流日径流过程模拟研究北大核心CSCD

以塔里木河干流为研究区,运用分布式MIKE SHE水文模型,识别了日值尺度下塔里木河干流下垫面各参数,选取干流内6个气象站（阿拉尔、拜城、库车、轮台、库尔勒、铁干里克）1998—2007年实测气象数据,依据干流3个水文站（新其满、英巴扎、恰拉）1998—2007年实测数据对模型进行识别和验证,并结合Had GEM 2-ES气候模式中气温和降水数据,预估了未来（2021—2050年）气候情景下塔里木河干流径流演变特征。结果表明：（1）运用MIKE SHE模型模拟塔里木河干流日径流过程,模型效率系数均达0.63以上,表明该模型适用性较强。（2）未来30 a塔里木河干流多年月平均气温均较基准期（1981-2004年）升高了1.7-2.2℃,且夏秋季节升温较高;降水整体呈增加趋势,且春季增幅较大,秋季增幅较小。（3）未来气候情景下,各水文站年均径流量呈减少趋势,且以夏秋季节表现最为显著（P〈0.01）。其中,下游恰拉水文站平均径流量减少比例最大（5.04%）,上游新其满水文站减少比例最小（0.6%）;各气候排放情景中,RCP2.6（低排放情景）下各水文站减少量最小,RCP8.5（高排放情景）下减少最大。未来气候情景下塔里木河干流年径流呈减少趋势,使区域水资源调配面临更大困难,生态安全面临更大威胁,同时也将加大区域人地关系矛盾。